專利名稱：一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙ad信號采集處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)，特別是一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采 集處理電路。
背景技術(shù)：
對于應(yīng)用于地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的捷聯(lián)慣導(dǎo)而言， 一般要求輸出兩種信息 一種是采樣計 算周期內(nèi)導(dǎo)彈運動的角度增量和速度增量信息，另一種是導(dǎo)彈運動的瞬態(tài)角速度和瞬態(tài)加速 度信息。增量信息對實時性要求不高，但要求測量精度要高，主要用于導(dǎo)彈運動姿態(tài)解算或 導(dǎo)航；瞬態(tài)信息要求實時性好，而對精度要求則不太高，主要用于導(dǎo)彈姿態(tài)穩(wěn)定和控制。以 往的設(shè)計方案均是高精度AD轉(zhuǎn)換(或V/F、 I/F)后由數(shù)字接口輸出作為增量信號，而將陀螺 回路和加速度計采樣電阻上的信號通過濾波及放大處理后以電壓模擬量形式輸出作為瞬態(tài)信 號。通過電壓模擬量的形式傳輸瞬態(tài)信號，從目前來看，還存在以下幾點不足
(1) 電壓模擬量通過彈上電纜網(wǎng)與其它設(shè)備連接，信號易受干擾，信噪比低；
(2) 輸出信號零位及比例系數(shù)調(diào)試困難，對批量生產(chǎn)極為不利；
(3) 輸出信號不能在捷聯(lián)慣導(dǎo)內(nèi)部實施有效補償，測量精度較低。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于，提供一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路，既可以 滿足導(dǎo)彈運動姿態(tài)解算或?qū)Ш綄π盘柕母呔纫?，又能夠滿足導(dǎo)彈姿態(tài)穩(wěn)定和控制的快速 性要求，信號信噪比高，不易受干擾；輸出信號零位及比例系數(shù)調(diào)試容易，有利于批量生產(chǎn) ;輸出信號可以在捷聯(lián)慣導(dǎo)內(nèi)部實施有效補償，可提高系統(tǒng)的測量精度。
本實用新型構(gòu)成的電路的構(gòu)成包括兩個差分電路；兩個差分電路的信號輸出端分別與 兩個高精度AD轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接；兩個高精度AD轉(zhuǎn)換器的輸出信號端同時與串/并移 位寄存器的信號輸入端連接，串/并移位寄存器的信號輸出端與FIFO緩存器的信號輸入端連 接，F(xiàn)IFO緩存器的信號輸出端分別與數(shù)字信號處理器和鎖存器及總線驅(qū)動電路的信號輸入端 連接；該電路還包括高速A/D轉(zhuǎn)換器；高速A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與數(shù)字信號處理器的信號 輸入端連接；數(shù)字信號處理器的輸出信號端經(jīng)FIFO緩存器與并/串移位寄存器的信號輸入端 連接；并/串移位寄存器與遙測裝置接口之間有雙向信號連接；鎖存器及總線驅(qū)動電路的一 組輸出信號端與彈載計算機接口連接；數(shù)字信號處理器經(jīng)總線驅(qū)動器與數(shù)據(jù)上傳接口有雙向
4信號連接；數(shù)字信號處理器的輸出信號端與可編程控制邏輯電路的輸入信號端連接；在差分 電路之前有溫度采集電路。
上述的基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路中，還設(shè)有電壓參考電路，為整個電 路提供基準電壓。
前述的基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路中，所述差分電路的輸入端與三個角 速率模擬量wx、 wy、 wz連接；所述差分電路的輸入端與三個加速度模擬量Ax、 Ay、 Az連 接；所述高速A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端與三個角速率模擬量"x、 "y、 " z和三個加速度模擬量Ax 、Ay、 Az連接；所述可編程控制邏輯電路輸出一組控制信號。
前述的基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路中，所述兩個差分電路的型號均為 0PA4227;所述兩個高精度AD轉(zhuǎn)換器均為22位2-A型AD轉(zhuǎn)換器，型號為AD7716;所述高速 A/D轉(zhuǎn)換器為8路14位AD轉(zhuǎn)換器，型號為TLC3578;電路中兩個串/并移位寄存器和并/串移位 寄存器的型號分別為HCT164和HCT166;電路中兩個FIF0緩存器的型號均為IDT7201;所述數(shù) 字信號處理器的型號為TMS320F206;所述鎖存器及總線驅(qū)動器，其中鎖存器的型號為HCT573 ，總線驅(qū)動器的型號為HCT244;所述可編程控制邏輯電路的型號為GAL20V8;所述總線驅(qū)動 器型號為HCT244;電壓參考電路為SG431，前端溫度采集電路為帶溫敏電阻的橋式電路。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本實用新型將運行導(dǎo)彈軌跡在三維坐標上的三個角速率模擬量w x、 "y、 "z和三個加速度模擬量Ax、 Ay、 Az分6個信道獨立采集，有利于提高實時數(shù)據(jù)采集 精度和速度。本實用新型將模擬信號通過兩種不同的AD轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進行處理， 可針對導(dǎo)彈運動姿態(tài)解算或?qū)Ш胶蛯?dǎo)彈穩(wěn)定控制的不同要求分別處理，既能保證增量輸出精 度，又能夠達到瞬態(tài)信息輸出的實時性要求，同時實現(xiàn)捷聯(lián)慣導(dǎo)的全數(shù)字輸出，簡化接口電 路設(shè)計的復(fù)雜程度。本實用新型所選用的型號為AD7716的22位2-A型高精度AD轉(zhuǎn)換器，不 但具有較高的精度，還能夠體現(xiàn)累加效應(yīng)。對導(dǎo)彈的姿態(tài)解算更為有利。由于采用數(shù)字處理 技術(shù)，電路的可靠性好，性能高，體現(xiàn)了數(shù)字電路的靈活性和體積小的優(yōu)點。應(yīng)用于到捷聯(lián) 慣導(dǎo)系統(tǒng)中，可以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以下不足(1)電壓模擬量通過彈上電纜網(wǎng)與其它設(shè) 備連接，信號易受干擾，信噪比低；(2)輸出信號零位及比例系數(shù)調(diào)試困難，對批量生產(chǎn)極 為不利；(3)輸出信號不能在捷聯(lián)慣導(dǎo)內(nèi)部實施有效補償，測量精度較低。可很好的滿足捷 聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的要求。


圖l是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型的工作原理流程圖。附圖中的標記為l-差分電路，2-差分電路，3-高精度AD轉(zhuǎn)換器，4-高精度AD轉(zhuǎn)換器， 5-串/并移位寄存器，6-FIF0緩存器，7-數(shù)字信號處理器，8-鎖存器及總線驅(qū)動電路，9-高 速A/D轉(zhuǎn)換器，IO-FIFO緩存器，11-并/串移位寄存器，12-遙測裝置接口， 13-彈載計算機接 口， 14-數(shù)據(jù)上傳接口， 15-可編程控制邏輯電路，16-溫度采集電路，17-電壓參考電路， 18-總線驅(qū)動器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但并不作為對本實用新型做 任何限制的依據(jù)。
本實用新型的實施例，本實用新型的一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路， 包括差分電路1和差分電路2;差分電路1的信號輸出端與高精度AD轉(zhuǎn)換器3的信號輸入端連接 ;差分電路3的信號輸出端與高精度AD轉(zhuǎn)換器4的信號輸入端連接；高精度AD轉(zhuǎn)換器3和高精 度AD轉(zhuǎn)換器4的輸出信號端同時與串/并移位寄存器5的信號輸入端連接，串/并移位寄存器5 的信號輸出端與FIF0緩存器6的信號輸入端連接，F(xiàn)IFO緩存器6的信號輸出端分別與數(shù)字信號 處理器7和鎖存器及總線驅(qū)動電路8的信號輸入端連接；該電路還包括高速A/D轉(zhuǎn)換器9;高速 A/D轉(zhuǎn)換器9的信號輸出端與數(shù)字信號處理器7的信號輸入端連接；數(shù)字信號處理器7的輸出信 號端經(jīng)FIFO緩存器10與并/串移位寄存器ll的信號輸入端連接；并/串移位寄存器ll與遙測裝 置接口12之間有雙向信號連接；鎖存器及總線驅(qū)動電路8的一組輸出信號端與彈載計算機接
口13連接；數(shù)字信號處理器7經(jīng)總線驅(qū)動器與數(shù)據(jù)上傳接口14有雙向信號連接；數(shù)字信號處
理器7的輸出信號端與可編程控制邏輯電路15的輸入信號端連接；在差分電路1和差分電路2 之前有溫度采集電路16。該電路還設(shè)有電壓參考電路17，為整個電路提供基準電壓。所述差 分電路l的輸入端與三個角速率模擬量wx、 wy、 wz連接；所述差分電路2的輸入端與三個 加速度模擬量Ax、 Ay、 Az連接；所述高速A/D轉(zhuǎn)換器9的輸入端與三個角速率模擬量"x、 "y 、wz和三個加速度模擬量Ax、 Ay、 Az連接；所述可編程控制邏輯電路15輸出一組控制信號 。所述差分電路l和差分電路2的型號為OPA4227;所述高精度AD轉(zhuǎn)換器3和高精度AD轉(zhuǎn)換器4 為22位2-A型AD轉(zhuǎn)換器，型號為AD7716;所述高速A/D轉(zhuǎn)換器9為8路14位AD轉(zhuǎn)換器，型號為 TLC3578;所述串/并移位寄存器5型號為HCT164;所述并/串移位寄存器ll型號為HCT166;所 述FIFO緩存器6和FIFO緩存器10型號為IDT7201;所述數(shù)字信號處理器7的型號為TMS320F206 ;所述鎖存器及總線驅(qū)動器8其中鎖存器的型號為HCT573，總線驅(qū)動器的型號為HCT244;所 述可編程控制邏輯電路15的型號為GAL20V8;所述總線驅(qū)動器18型號為HCT244;電壓參考電 路型號為SG431，前端溫度采集電路為帶溫敏電阻的橋式電路。本實用新型的功圖測試方法如圖l所示。該方法是采集導(dǎo)彈的角運動參數(shù)和線運動參數(shù) ，將采集的信號通過高精度AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為角增量數(shù)字信號和速度增量數(shù)字信號，經(jīng)誤差補 償后，用于導(dǎo)彈的姿態(tài)解算；將采集的信號通過高速A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為角速度數(shù)字信號和加 速度數(shù)字信號，經(jīng)誤差補償后，用于導(dǎo)彈的穩(wěn)定控制。所述角運動參數(shù)包括X、 Y、 Z三個坐 標上的三個角速率模擬量wx、 wy、 wz;所述線運動參數(shù)包括X、 Y、 Z三個坐標上的三個加 速度模擬量Ax、 Ay、 Az; 6個模擬量信號分6個信道獨立采集。所述三個角速率模擬量"x、 wy、 "z和三個加速度模擬量Ax、 Ay、 Az分別通過兩個差分電路采集后，送入兩個高精度AD 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為角增量數(shù)字信號和速度增量數(shù)字信號；依次經(jīng)串/并移位寄存器和FIFO緩存器 送入數(shù)字信號處理器和鎖存器及總線驅(qū)動電路。所述三個角速率模擬量"x、 wy、 wz和三 個加速度模擬量"x、 wy、 "z經(jīng)過一個高速A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為角速度數(shù)字信號和加速度數(shù)字 信號，經(jīng)數(shù)字信號處理器的SSP接口送入數(shù)字信號處理器。所述誤差補償是用標定好的系數(shù) 依次通過數(shù)據(jù)上傳接口和總線驅(qū)動器送入數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器根據(jù)標定好的系 數(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進行誤差補償運算。
本實用新型電路工作過程及原理為
數(shù)字信號處理器7是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的計算指揮控制中心，可高速實時完成運算和系統(tǒng)賦 予的各種補償任務(wù)。圖2所示是本實用新型電路的工作原理流程圖。系統(tǒng)上電之后，數(shù)字信 號處理器7開始初始化外圍電路和系統(tǒng)初始狀態(tài)，如果需要更新誤差系數(shù)，則利用數(shù)據(jù)上傳 接口14完成誤差系數(shù)的上傳。否則，就設(shè)置高精度AD轉(zhuǎn)換器3和高精度AD轉(zhuǎn)換器4的寄存器， 開始高精度數(shù)據(jù)采集， 一個采集周期完成后，就向數(shù)字信號處理器7發(fā)送中斷信號，同時把 數(shù)據(jù)通過串/并移位寄存器5存入到FIFO緩存器6中，數(shù)字信號處理器7收到中斷請求后，從 FIFO緩存器6中取出高精度AD轉(zhuǎn)換器3和/或高精度AD轉(zhuǎn)換器4的轉(zhuǎn)換結(jié)果，每次取8位一個字 節(jié)，然后重新組成22位的轉(zhuǎn)換結(jié)果。數(shù)字信號處理器7開始進行相關(guān)補償和運算，得到6通道 增量數(shù)據(jù)。
收到中斷請求1.7ms后，啟動高速A/D轉(zhuǎn)換器9完成高速數(shù)據(jù)采集，采集過程采用長采樣 、幀同步觸發(fā)的工作方式，每個通道重復(fù)采用5次，然后切換到另一個通道繼續(xù)采樣。數(shù)字 信號處理器7從高速A/D轉(zhuǎn)換器的輸出信號中依次移入轉(zhuǎn)換結(jié)果，每次移16位，前14位有效， 后二位忽略。然后重新組成正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。隨后得到6信道全量數(shù)據(jù)并按彈載計算機格式 組幀。
全部數(shù)模轉(zhuǎn)換結(jié)果處理完畢后，按遙測接口格式組幀，并按系統(tǒng)要求通過總線驅(qū)動器18 向彈載計算機接口13發(fā)送一幀完整的并行數(shù)據(jù)，通過FIF0緩存器10以及并/串移位寄存器11向遙測裝置接口12發(fā)送一幀完整的串行數(shù)據(jù)。收到高精度AD轉(zhuǎn)換器3和/或高精度AD轉(zhuǎn)換器4 的中斷請求2. 5ms后，向彈載計算機接口13發(fā)送中斷請求信號。
本電路中的數(shù)字信號處理器7是一個定點DSP處理器，系統(tǒng)中所有運算過程都是以整數(shù)形 式進行處理的，對需要進行浮點運算的地方，將浮點數(shù)變定點小數(shù)處理，最終輸出結(jié)果按彈 載計算機接口13輸出TI單精度浮點數(shù)格式，遙測裝置接口12輸出IEEE單精度浮點數(shù)格式。數(shù) 字信號處理器7設(shè)置的采樣和對外輸出周期T二4ms，每個定時周期到，則數(shù)字信號處理器7采 樣ADC數(shù)字量輸入，并進行相關(guān)補償運算，然后按規(guī)定格式對外輸出。
權(quán)利要求1.一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路，其特征在于包括差分電路(1)和差分電路(2)；差分電路(1)的信號輸出端與高精度AD轉(zhuǎn)換器(3)的信號輸入端連接；差分電路(3)的信號輸出端與高精度AD轉(zhuǎn)換器(4)的信號輸入端連接；高精度AD轉(zhuǎn)換器(3)和高精度AD轉(zhuǎn)換器(4)的輸出信號端同時與串/并移位寄存器(5)的信號輸入端連接，串/并移位寄存器(5)的信號輸出端與FIFO緩存器(6)的信號輸入端連接，F(xiàn)IFO緩存器(6)的信號輸出端分別與數(shù)字信號處理器(7)和鎖存器及總線驅(qū)動電路(8)的信號輸入端連接；該電路還包括高速A/D轉(zhuǎn)換器(9)；高速A/D轉(zhuǎn)換器(9)的信號輸出端與數(shù)字信號處理器(7)的信號輸入端連接；數(shù)字信號處理器(7)的輸出信號端經(jīng)FIFO緩存器(10)與并/串移位寄存器(11)的信號輸入端連接；并/串移位寄存器(11)與遙測裝置接口(12)之間有雙向信號連接；鎖存器及總線驅(qū)動電路(8)的一組輸出信號端與彈載計算機接口(13)連接；數(shù)字信號處理器(7)經(jīng)總線驅(qū)動器(18)與數(shù)據(jù)上傳接口(14)有雙向信號連接；數(shù)字信號處理器(7)的輸出信號端與可編程控制邏輯電路(15)的輸入信號端連接；在差分電路(1)和差分電路(2)之前有溫度采集電路(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路 ，其特征在于該電路還設(shè)有為整個電路提供基準電壓的電壓參考電路(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路 ，其特征在于所述差分電路(1)的輸入端與三個角速率模擬量wx、 "y、 "z連接；所述 差分電路(2)的輸入端與三個加速度模擬量Ax、 Ay、 Az連接；所述高速A/D轉(zhuǎn)換器(9)的 輸入端與三個角速率模擬量"x、 "y、 "z和三個加速度模擬量Ax、 Ay、 Az連接；所述可編 程控制邏輯電路(15)輸出一組控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路 ，其特征在于所述差分電路(1)和差分電路(2)的型號為0PA4227;所述高精度AD轉(zhuǎn)換 器(3)和高精度AD轉(zhuǎn)換器(4)為22位2-A型AD轉(zhuǎn)換器，型號為AD7716;所述高速A/D轉(zhuǎn)換 器(9)為8路14位AD轉(zhuǎn)換器，型號為TLC3578;所述串/并移位寄存器(5)型號為CD54HCT164;所述并/串移位寄存器(11)型號為CD54HCT166;所述FIFO緩存器(6)和 FIF0緩存器(10)型號為IDT7201;所述數(shù)字信號處理器(7)的型號為TMS320F206;所述鎖 存器及線驅(qū)動器(8)其中鎖存器的型號為HCT573，總線驅(qū)動器的型號為HCT244;所述可編 程控制邏輯電路(15)的型號為GAL20V8;所述總線驅(qū)動器(18)型號為HCT244;電壓參考 電路(17)型號為SG431，前端溫度采集電路(16)為帶溫敏電阻的橋式電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙AD信號采集處理電路，該電路中差分電路的信號輸出端與高精度AD轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接；另一差分電路的信號輸出端與高精度AD轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接；高精度AD轉(zhuǎn)換器和高精度AD轉(zhuǎn)換器的輸出信號端同時與串/并移位寄存器的信號輸入端連接，串/并移位寄存器的信號輸出端與FIFO緩存器的信號輸入端連接，F(xiàn)IFO緩存器的信號輸出端分別與數(shù)字信號處理器和鎖存器及總線驅(qū)動電路的信號輸入端連接。本實用新型既可以滿足導(dǎo)彈運動姿態(tài)解算或?qū)Ш綄π盘柕母呔纫?，又能夠滿足導(dǎo)彈姿態(tài)穩(wěn)定和控制的快速性要求，信號信噪比高，不易受干擾；輸出信號零位及比例系數(shù)調(diào)試容易，有利于批量生產(chǎn)。
文檔編號G01C21/10GK201302452SQ20082030301
公開日2009年9月2日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者毅 茹, 謝雪峰, 郭俊超 申請人:國營三四○五廠